Nous avons demandé à Paul Cassé, l’un de ses fondateurs de nous présenter ce système de transport urbain futuriste annoncé comme quatre fois plus rapide que les solutions actuelles.

Physicien de formation, Paul Cassé est fondateur et PDG de CAPS, une start-up créée en 2019, dont la philosophie est de faire du vol urbain par drone une routine quotidienne.

Après une période d’incubation d’un an au sein de l’incubateur X-Novation de l’école Polytechnique, CAPS a présenté au Salon Vivatech en 2021 un premier prototype de drone de transport à l’échelle réelle.

Techniques de l’ingénieur : Bientôt des drones de transport des passagers ! La révolution du drone civil est-elle en cours ?

Paul Cassé : Le boom des drones est arrivé il y a un petit moment déjà. Si ses effets sont moins visibles en France et en Europe, ils le sont beaucoup plus en Asie et aux États-Unis. Par exemple, en 2022, on comptait déjà plus de 200 000 livraisons commerciales par drone, ce qui est faramineux.

Cette révolution du drone au niveau mondial est poussée par deux facteurs. D’une part, la technologie drone a atteint la maturité nécessaire au développement d’applications intéressantes. D’autre part, le contexte réglementaire se met en place petit à petit afin de favoriser les entrées commerciales et la mise sur le marché de ces nouvelles solutions.

Au niveau européen, l’Europe a ainsi décidé de créer un espace aérien dédié, pour permettre le déploiement du drone civil : l’U-Space, dont la limite haute se situe à 300 m d’altitude, c’est-à-dire en dessous des autres aéronefs.

CAPS veut réinventer la mobilité urbaine en utilisant des drones. De quelle manière ?

Aujourd’hui, toutes les grandes villes du monde souffrent de problèmes de congestion, si bien que les personnes qui habitent dans les grandes métropoles passent chaque année entre trois semaines et un mois dans les transports, uniquement pour les trajets domicile-travail. En plus d’être une perte de temps considérable, c’est une source de fatigue, de stress, mais aussi de pollution.

C’est un problème qui ne va faire que s’aggraver, puisque l’ONU estime qu’en 2050, les deux tiers de la population mondiale vivront en ville. Face à ce constat, les villes sont démunies, car la moitié de leur espace au sol est déjà utilisé pour la mobilité.

Par ailleurs, les modes de transport actuels sont une source d’inégalité sociale. Plus on est riche, plus on peut vivre à proximité des centres-villes et accéder aux transports urbains (vélo, tramway, métro) donc réduire son temps de trajet. Moins on est riche, plus on s’éloigne du centre et moins on a accès à ces services de transport. Cela pousse la population à utiliser la voiture, ce qui augmente considérablement les temps de trajet, mais aussi les coûts de transport. Aujourd’hui, 70 % des trajets domicile-travail sont effectués en voiture. Comme la voiture est un mode de transport flexible synonyme de liberté, le covoiturage est peu utilisé [1], ce qui n’arrange pas les choses.

L’idée derrière la création de CAPS est donc simple : libérer la 3e dimension pour les transports urbains. Depuis longtemps, les villes se développent à la verticale et se densifient, mais les réseaux de transport sont restés en deux dimensions. Il y a donc un problème d’échelle.

L’objectif de CAPS est de développer un service de transport urbain volant autonome monopassager, avec une conviction : faire des voitures volantes discrètes et abordables pour un usage en ville. Ces véhicules doivent donc être légers et autonomes. Enfin, au niveau économique, nous sommes positionnés sur le tarif d’une course en taxi.

Pourquoi l’automatisation est-elle cruciale ?

L’automatisation est l’une de nos priorités, car elle permet à la fois de réduire les coûts et de simplifier l’aspect réglementaire, en travaillant sur des couloirs aériens connus et bien identifiés une fois la ligne certifiée.

Notre système de transport urbain de passagers fonctionne sur la base d’une infrastructure d’atterrissage constitué d’un réseau de bornes. Ces « pods d’atterrissage » dédiés à nos aéronefs sont installables en moins d’une heure, car ce ne sont pas des bornes de recharge nécessitant un raccordement électrique de haute puissance extrêmement coûteux.

La flexibilité est un aspect très important du projet, car nous ne voyons pas la mobilité urbaine comme quelque chose de figé. Chaque pod est ainsi équipé d’une puce GPS de haute précision, ce qui veut dire qu’il peut être déplacé aisément tout en restant localisable par le drone. Ce réseau intelligent de dessertes est donc conçu pour évoluer avec la ville, au fur et à mesure de son extension et de l’organisation d’événements culturels ou sportifs.

Ce système de transport à l’avantage d’être rapide et pratique. Nous avons calculé qu’avec seulement 90 bornes, il était possible de relier chaque point de Paris intra-muros en cinq minutes. Pour l’utilisateur, c’est très simple : il utilise son application mobile pour commander une CAPS. L’aéronef s’envole de la station centrale, vole jusqu’au passager, l’envoie à sa destination, puis revient à la station centrale.

Cette station centrale à l’avantage de centraliser la commande, la recharge et la maintenance. Cela nous permet de réduire les coûts, de ne pas laisser d’aéronef dans l’espace urbain (ce qui évite les dégradations) et surtout d’optimiser la recharge énergétique, en nous inscrivant dans le réseau smart grid de la ville et en faisant de l’échange de batterie plutôt que de la recharge en direct [2].

Le battery swapping à plusieurs avantages. En plus de réduire le temps d’immobilisation des aéronefs, cela nous permet de recharger les batteries tout doucement, avec un ampérage maîtrisé, car il faut savoir que si la recharge rapide est pratique, elle réduit la durée de vie des batteries et peut provoquer un emballement thermique.

Pour quand la commercialisation de ce réseau de transport est-elle prévue ?

Nous espérons un déploiement de cette solution entre 2028 et 2032, selon les pays et l’avancée du cadre réglementaire [3]. En attendant de pouvoir lancer la commercialisation de notre service de mobilité, nous développons d’autres applications à partir du plateau rotor de notre drone. Cela nous permettra de financer le long et coûteux processus de certification du transport de passagers, mais aussi de collecter un solide retour d’expérience et de cumuler des dizaines de milliers d’heures de vol qui prouveront la fiabilité de notre technologie.

Dès 2025, nous lancerons ainsi une solution dédiée à la supply chain industrielle qui permettra de fluidifier et accélérer les échanges, sur des ports industriels et des sites d’assemblage de plusieurs hectares. En parallèle, nous sommes en train de lever des fonds dans le but de fournir nos premiers clients industriels.

Nous imaginons aussi des solutions pour assurer des liaisons rapides avec des zones insulaires ou dont l’accès est compliqué, ainsi qu’une multitude d’applications diverses : agriculture de précision, remplacement des grues de levage en construction, etc.

[1] Le taux de remplissage des véhicules est de seulement 1,1 !

[2] Battery Swapping

[3] Il n’existe pas pour le moment de cadre réglementaire pour le transport de passagers par drone

Pour en savoir plus, nous avons interrogé David Miret, fondateur de Clearance, l’une de ces plateformes dont l’utilisation devient de plus en plus indispensable pour être certain de voler dans les règles !

 Clearance est une plateforme de préparation de missions drone et de sécurisation de l’espace aérien. Elle est aussi bien destinée aux télépilotes indépendants qu’aux entreprises et aux aéroports.

David Miret est le CTO[1] de cette société qui estime que faire voler un drone dans un contexte professionnel devrait être simple et que c‘est la simplicité qui amènera l’efficacité et la sécurité.

Techniques de l’ingénieur : Clearance est une plateforme de drone. En quoi cela consiste-t-il ?

David Miret : Chez Clearance, notre mission est de faciliter l’insertion des drones dans l’espace aérien. Nous aidons les exploitants de drone à obtenir les autorisations leur permettant de voler dans les zones souhaitées par leurs clients.

Il faut savoir que la réglementation drone est particulièrement complexe et qu’il est difficile pour un exploitant de savoir quelle règle suivre, à qui s’adresser et sous quel format demander l’autorisation de voler.

Suivant les zones concernées, les organismes à contacter sont différents. Par exemple, en France, faire une demande en préfecture est obligatoire pour faire voler un drone en agglomération, alors que faire voler un drone près d’un aéroport nécessite l’autorisation de ce dernier. Les choses se compliquent encore, lorsqu’il s’agit de zones particulières : espaces naturels, zones militaires, sites nucléaires, etc.

Pour un exploitant de drone, les risques d’erreurs sont nombreux, car encore faut-il savoir que ces zones existent. Avec la plateforme Clearance, les exploitants n’ont plus qu’à cliquer, ce qui leur fait gagner du temps. Nous prenons en charge cet aspect administratif à leur place, ce qui leur évite d’avoir à éplucher des cartes aéronautiques et de chercher les bons contacts.

De la même manière que Doctolib met en relation les patients avec leurs praticiens, nous mettons en contact les exploitants de drone avec les organismes habilités à délivrer les autorisations de voler. À l’instar des autres plateformes, Clearance possède donc deux interfaces, une interface « exploitant » et une interface dédiée aux gestionnaires des espaces aériens, en particulier les aéroports.

Pour sécuriser les espaces aériens, les gestionnaires ont en effet besoin de savoir si un drone est susceptible de voler à proximité des zones sous leur responsabilité. Clearance leur fournit ces informations sous format numérique, ce qui leur permet d’accepter ou de refuser la demande d’autorisation.

La France fait-elle figure de cas particulier ou un cadre réglementaire européen existe-t-il ?

L’Europe est en train de créer un marché commun du drone avec des règles harmonisées[2]. En revanche, cette harmonisation prend du temps et certaines règles nationales resteront encore en vigueur quelques années. Par exemple, la réglementation européenne permet de continuer à voler selon des scénarios standards nationaux jusqu’au 1er janvier 2026.

Comme c’est le cas dans d’autres pays, des contraintes spécifiques à la France (par exemple la demande d’autorisation en préfecture) viennent aussi s’ajouter à la réglementation européenne.

Enfin, malgré les nombreux scénarios de vols européens proposés, il restera toujours des cas particuliers qui nécessiteront une demande d’autorisation et la connaissance de ces zones spécifiques.

La gestion numérique du trafic aérien des drones est-elle déjà une réalité ?

La législation européenne évolue dans ce sens. En effet, le 26 janvier 2023 est entré en vigueur le cadre réglementaire U-Space, un acronyme désignant un système de gestion numérique du trafic aérien des aéronefs sans équipage à bord (UAS).

Dans sa version complètement aboutie, l’U-Space sera entièrement automatisé et composé d’équipements qui communiquent tous entre eux de manière autonome : drones, avions, aéroports, etc. Chaque décollage de drone déclenchera une notification de vol et les avions signaleront leur présence, obligeant les drones à se poser.

Différents niveaux d’intégration sont prévus par la réglementation, en fonction du niveau d’automatisation. Là encore, si cela fait plusieurs années que l’on entend parler de U-Space, il faudra du temps avant de voir apparaître les premiers espaces U-Space entièrement automatisés. Pour l’entreprise qui désire développer un tel système, il y a déjà toute une partie technique à mettre en place. Ensuite, cette entreprise devra suivre un processus de certification l’autorisant à gérer cet espace.

[1] Règlements (UE) 2019/947 et (UE) 2019/945

[2] En français, le Directeur technique

Officiellement née en 2012, Geoflex a tout d’abord connu une phase de maturation, qui s’est poursuivie jusqu’en 2016, année de la signature d’un contrat de partenariat avec le CNES. Le Centre national d’études spatiales est en effet à l’origine, après plus de douze ans d’efforts, de la technologie « PPP » (Positionnement Ponctuel Précis) à laquelle fait appel Geoflex pour développer son offre de services. L’entreprise ambitionne en effet de se positionner en tant qu’opérateur d’augmentation GNSS : elle compte commercialiser, sous forme d’abonnement, un service de correction d’erreurs visant à augmenter drastiquement la précision de systèmes de navigation satellite conventionnels tels que le GPS ou Galileo. Romain Legros, PDG de Geoflex, nous en dit plus sur l’entreprise qu’il a cofondée, et nous détaille le fonctionnement de la technologie qu’elle met en œuvre, ainsi que ses applications.

Techniques de l’Ingénieur : Comment résumeriez-vous, en quelques points clés, la genèse de Geoflex ?

Romain Legros : L’aventure a pris naissance à partir d’un démonstrateur scientifique de la technologie, qui a été mise au point par le Centre national d’études spatiales (CNES). Les fondateurs de Geoflex, dont je fais partie, étaient déjà impliqués dans l’amélioration de la précision de la localisation par GNSS[1] depuis quelques années. En 2014, nous avons vu arriver ce démonstrateur technologique du CNES comme une véritable innovation de rupture.

J’avais, pour ma part, à l’issue de mes études, créé le 4e opérateur mondial du secteur, qui s’appuie sur une technologie – le RTK[2] – nécessitant de nombreuses infrastructures au sol, en l’occurrence 200 stations permanentes, rien qu’en France. Ces installations sont en effet indispensables à la prise en compte, sur tout le territoire métropolitain, des erreurs affectant les mesures GNSS.

Le démonstrateur CNES, quant à lui, se basait sur une technologie permettant une précision équivalente, mais avec seulement une centaine de stations à l’échelle non pas française, mais mondiale ! Nous nous sommes donc penchés sur cette innovation et avons fabriqué les premiers récepteurs capables de fonctionner de concert avec ce démonstrateur.

Nous avons ensuite mis en place une feuille de route de développement technique et commercial, et nous sommes allés à la rencontre du CNES, pour leur montrer les résultats que nous avions obtenus. Cela nous a amenés à signer, en 2016, un contrat de partenariat, qui a fait de nous l’opérateur de cette technologie du CNES.

L’aventure Geoflex a dans un premier temps maturé, puis a connu un véritable départ en 2016 avec la signature de ce contrat.

Cent stations terrestres dans le monde, contre deux cents auparavant rien qu’en France, pour le même niveau de précision… Quels sont les « secrets » de cette technologie CNES sur laquelle vous avez bâti Geoflex ?

Avec les technologies qui existaient auparavant, on ne pouvait pas expliquer toutes les erreurs qui affectaient les mesures GNSS. On ne faisait que des interpolations en réseau : on prenait en compte les erreurs mesurées par ce réseau de deux cents stations, et on interpolait en fonction de la distance pour définir l’erreur affectant chaque utilisateur. On savait voir, mais pas expliquer.

Le CNES est arrivé avec de l’explicabilité : il a décomposé toutes les sources d’erreurs affectant les mesures de positionnement satellite. Il en existe en effet deux grandes familles : des erreurs globales, liées aux satellites, et des erreurs locales, liées aux récepteurs et à la traversée de l’atmosphère par les signaux. Le CNES est parvenu à distinguer les deux.

On peut modéliser les erreurs globales à partir d’un réseau d’une centaine de stations seulement au niveau mondial. Ces stations permettent notamment de modéliser les erreurs d’orbite des satellites. Reste ensuite à mesurer la distance entre satellite et récepteur. Cette mesure de distance se déduit à partir de la mesure du temps de parcours. Il faut donc également modéliser les erreurs d’horloge des satellites pour avoir une mesure correcte du délai de propagation du signal. De notre côté, nous collectons toutes ces données sur nos datacenters, où notre intelligence logicielle nous permet de modéliser toutes les erreurs liées aux satellites : erreurs d’orbite, d’horloge… mais aussi des erreurs induites par des phénomènes tels que la dilatation thermique des câbles au sein même du satellite, qui affecte, elle aussi, la propagation du signal.

Nous diffusons ensuite ces corrections d’erreurs satellites dépendantes vers les utilisateurs dans un format standardisé. Ces utilisateurs sont, par exemple, des intégrateurs fabricants de récepteurs GNSS. Ils n’ont ensuite plus qu’à synchroniser ces corrections aux mesures de leurs récepteurs, pour en améliorer la précision. Cela est réalisé par la brique logicielle dont ils sont dotés, le « moteur de positionnement », qui permet aussi de corriger les erreurs d’horloge du récepteur lui-même ainsi que les effets de la propagation atmosphérique du signal électromagnétique provenant des satellites.

Toutes ces modélisations et corrections très fines permettent ainsi d’atteindre, in fine, une précision de localisation de quelques centimètres. Tout cela a nécessité plus de 12 ans de recherche pour le CNES.

Quelles sont les applications offertes par cette technologie ? A-t-elle éventuellement d’autres intérêts encore que ceux de la précision et de la faible contrainte en matière de stations au sol ?

L’étendue de ces applications est quasiment infinie. Dans le domaine professionnel, cela permet, globalement, de mieux conduire des opérations de terrain, qu’il s’agisse d’agriculture, de BTP… Cela peut également se révéler utile pour les systèmes d’aide à la conduite de véhicules, comme l’assistance au maintien dans la voie. Ce type de fonction est en effet, pour l’heure, assuré principalement par des technologies optiques, des caméras qui détectent le marquage au sol. Or, si ce marquage est effacé, peu visible, les systèmes de vision sont inopérants. Ce type de fonction n’est donc disponible – en moyenne – que 40 % du temps de trajet. Si on y ajoute une brique technologique GNSS augmentée telle que la nôtre, on atteint en revanche quasiment les 100 %… Cela pourrait ainsi contribuer, à terme, à faire émerger les véhicules 100 % autonomes. Nous avons d’ailleurs remporté en 2021 les championnats du monde du véhicule autonome de Dubaï.

Toujours dans le domaine automobile, un grand nombre de services géolocalisés pourraient aussi bénéficier de la technologie : dématérialisation du péage et du paiement des parkings, prime d’assurance personnalisée…

Au niveau des intérêts de la technologie, un autre grand avantage qu’elle offre, par rapport, par exemple, au RTK, est qu’elle fonctionne certes sur terre, mais aussi en mer et dans les airs, jusqu’à 25 000 km d’altitude, là où orbitent les satellites GNSS. La technologie peut donc être utile à d’autres satellites, tels que ceux utilisés pour les télécommunications ou l’imagerie…

Quel est le niveau de maturité de la technologie à laquelle vous faites appel ? Quelles pistes explorez-vous prioritairement en matière d’applications ?

Après la signature de notre accord avec le CNES en 2016, nous avons abouti à une première version industrielle de notre service. De 2018 à 2022, nous avons réalisé des démonstrations pré-opérationnelles auprès d’un certain nombre d’intégrateurs. Nous avons notamment rencontré des intégrateurs-métier tels que la SNCF, pour voir ce que notre technologie pourrait apporter au secteur ferroviaire. Nous avons ainsi lancé un programme de 3 ans avec la SNCF pour tenter d’intégrer la technologie dans ce domaine. Ce programme a été un franc succès ! Il ouvre ainsi la voie à la suppression de tous les équipements permettant de détecter le passage des trains, situés pour l’heure en bord de réseau. L’économie potentielle sur les coûts d’investissement et de maintenance des lignes se situe aux alentours de 40 %. C’est considérable. La localisation précise des trains pourrait aussi permettre de les rapprocher et donc d’augmenter leur fréquence de passage. Les enjeux globaux sont eux aussi considérables : on parle-là de plusieurs millions d’euros au kilomètre.

Nous avons par ailleurs réalisé des démarches similaires dans six autres domaines applicatifs, notamment le maritime, l’agriculture, l’automobile, la construction… Tout cela nous a permis de faire croître la robustesse de notre technologie et de prouver aux intégrateurs qu’elle fonctionne.

Forts de ce parcours, nous entrons désormais dans une ère industrielle. Nous allons véritablement pouvoir développer notre métier d’opérateur de service. Nous avons pour cela reçu le soutien de trois nouveaux actionnaires : trois grands groupes du CAC 40 – Bouygues, Stellantis et Thales – qui ont investi pas moins de 6 millions d’euros et qui sont eux-mêmes candidats à l’utilisation de notre technologie. Nous finalisons par ailleurs des contrats d’intégration avec trois grands fabricants de récepteurs, qui vont graver notre technologie logicielle directement dans le silicium de leurs chipsets[3] GNSS.

Si je prends l’exemple du domaine automobile, on pourrait ainsi voir les premiers véhicules bénéficiant de notre technologie arriver sur le marché d’ici 3 ans, et même dès 2024 en réalisant une opération de rétrofit sur des véhicules existants, pour leur apporter de nouveaux services.

Pour quel modèle économique comptez-vous opter ?

Plusieurs schémas de go to market sont possibles. On peut imaginer packager le coût de l’abonnement à nos services avec le prix d’achat du récepteur. Cela nous semble pertinent pour le marché de masse. Pour des applications à forte valeur ajoutée, nous envisageons de proposer des services plus élaborés, avec des contrats de support, sous forme d’abonnement.

Plus globalement, notre objectif est véritablement de nous positionner en tant qu’opérateur, sans vendre aux utilisateurs finaux, mais en passant par des intégrateurs, afin de massifier le déploiement de notre technologie.

[1] Global Navigation Satellites Systems : GPS américain, GLONASS russe, BEIDOU chinois et GALILEO européen.

[2] Real Time Kinematic

[3] Jeu de puces